DE69514151T2

DE69514151T2 - Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69514151T2
Application number: DE69514151T
Authority: DE
Inventors: Hisanobu Azuma; Shinichi Kawate; Yasue Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2015-06-07
Also published as: DE69523344T2; EP0844640A2; DE69514151D1; DE69523344D1; CN1133487A; EP0686991B1; JP3234740B2; KR960002433A; EP0686991A1; US5869919A; EP0844640B1; KR100220358B1; JPH0855567A; EP0844640A3; ATE188311T1; CN1102797C; ATE207240T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung, die Elektronenabstrahleinrichtungen aufweist.
In den letzten Jahren haben Bildanzeigevorrichtungen mit geringem Gewicht und flacher Bauform, sogenannte Flachfeld- Bildanzeigevorrichtungen, besondere Aufmerksamkeit gefunden, und es wird erwartet, daß sie die herkömmlichen schweren und sperrigen Anzeigevorrichtungen mit einer Kathodenstrahlröhre rasch ersetzen werden. Während umfangreiche Forschungsarbeit in die technologische Entwicklung der Flüssigkristallanzeigen investiert wurde, um eine schlanke und flache Bauform zu realisieren, weisen diese das Problem eines ziemlich dunklen Bildschirms und eines begrenzten Betrachtungswinkels neben anderen Problemen auf. Eine Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung der Emissionstype, die eine Elektronenquelle zum Abstrahlen von Elektronenstrahlen und einen Leuchtstoff aufweist, der beim Bestrahlen mit Elektronenstrahlen sichtbare Bilder erzeugt, ist dahingehend vorteilhaft, daß sie einen hellen Schirm und einen großen Betrachtungswinkel aufweist und sich daher selbst an einen großen Schirmaufbau und an Bilder mit hoher Auflösung anpassen kann, im Vergleich zu einer Flüssigkristallanzeige. Die Nachfrage nach Flachfeld-Bildanzeigevorrichtungen der Emissionstype zeigt wegen dieser und anderer Vorteile ein bemerkenswertes Wachstum.
Eine Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung der Emissionstype, die Elektronenstrahlen zum Erzeugen von Bildern verwendet, weist typisch eine Vielzahl von Elektronenabstrahleinrichtungen auf, die in der Form einer Matrix zwischen einer Frontplatte und einer Rückplatte angeordnet sind. Eine Anzahl von Flachfeld-Bildanzeigevorrichtungen weist Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen zum Abstrahlen von Elektronen strahlen und einen Leuchtstoff zum Anzeigen der Bilder beim Bestrahlen mit Strahlen beschleunigter Elektronen auf, die bereits offenbart und als Patent angemeldet sind, einschließlich jenen, die durch den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung erfunden sind. (Siehe unter anderem Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-261024.)
Fig. 6 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer typischen Flachfeld- Bildanzeigevorrichtung, die Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen aufweist, wie vorstehend erwähnt.
Wie Fig. 6 zeigt, weist die Bildanzeigevorrichtung auf: ein Substrat 1001, hergestellt aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Natronkalkglas, eine Anzahl von Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen 1002, die auf dem Substrat 1001 angeordnet sind, eine Isolierschicht 1003, die auf dem Substrat 1001 erzeugt ist, und Gitter 1004, die jeweils ein Loch aufweisen, um das Hindurchtreten der Elektronenstrahlen zuzulassen, und das als eine Modulationselektrode wirkt. Die Vorrichtung weist ferner auf: eine Frontplatte 1005, hergestellt aus Natronkalkglas und auf der Innenseite mit einem Leuchtstoff 1006 versehen, bedeckt durch eine Metallhinterlegung 1007 aus Aluminiumdünnschicht, und einen Seitenrahmen 1009, angeordnet zwischen dem Substrat 1001 und der Frontplatte 1005 und mittels eines Fritteglases 1008 mit dem Substrat 1001 verbunden, um eine luftdichte Umhüllung auszubilden. Die Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen 1002 und die Gitter 1003 sind mit einer äußeren Ansteuerschaltung (nicht gezeigt) elektrisch verbunden, während die Metallhinterlegung 1007 über ein Hochspannungsenergiekabel 1014 mit einer Hochspannungsenergiequelle 1013 elektrisch verbunden ist.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Einzelheiten des Aufbaus einer Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung 1002.
Wie Fig. 7 zeigt, weist die Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung auf: ein Paar von Einrichtungselektroden 1102 und 1103, die zueinander in einem vorbestimmten Abstand L sind, und eine Dünnschicht 1104, hergestellt durch Auftragen einer organischen Palladiumverbindung (z. B. ccp-4230: im Angebot von Okuno Pharmceutical Co., Ltd.) auf der Einrichtung und mit einem Elektronenabstrahlbereich 1105, der in der Dünnschicht durch Aussetzen der letzteren einem elektrischen Anregungsprozeß erzeugt wird und als "Elektroformen" bezeichnet wird. Das "Elektroformen" ist ein Prozeß, in welchem eine Spannung zwischen den Einrichtungselektroden 1102 und 1103 angelegt wird, um den Aufbau der Dünnschicht 1104 teilweise zu zerstören, zu verformen oder abzuwandeln und um einen Elektronenabstrahlbereich 1105 zu erzeugen, welcher einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Der Elektronenabstrahlbereich 1105 kann ein Bereich der Dünnschicht 1104 sein, der Spalten aufweist. Wenn dies der Fall ist, werden Elektronen von und nahe den Spalten abgestrahlt. Vorgeschlagene Materialien, die in geeigneter Weise für die Dünnschicht einer Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung schließen SnO&sub2;, Au [G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)], In&sub2;O&sub3;/SnO&sub2; [M. Hartwell und C. G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)] und Kohlenstoff [H. Araki u. a.: "Vacuum", Band 26, Nr. 1, S. 22 (1983)].
Wenn der Innendruck der vorstehend beschriebenen Bildanzeigevorrichtung bei etwa 10&supmin;&sup4; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) gehalten wird und eine Ansteuerimpulsspannung ist durch die externe Ansteuerschaltung an die Einrichtungselektroden 1102 und 1103 der Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung angelegt, welche einen in Fig. 7 gezeigten Aufbau aufweist, strahlt die Einrichtung einen Elektronenstrahl ab. Der Elektronenstrahl tritt dann durch das entsprechende Gitter 1104 und wird durch die positive Spannung beschleunigt, die an den Leuchtstoff 1006 und die Metallhinterlegung 1007 durch die Hochspannungsenergiequelle 1013 angelegt ist, um schließlich mit dem Leuchtstoff 1006 zu kollidieren und zum Abstrahlen von Licht zu veranlassen. Die Geschwindigkeit, bei welcher sich der Elektronenstrahl ausbreitet, kann durch die Spannung gesteuert werden, die durch die Ansteuerschaltung (nicht gezeigt) an das Gitter 1006 angelegt ist, so daß demzufolge der Fluoreszenzkörper gesteuert Licht abstrahlen kann, um das gewünschte Bild auf dem Bildschirm zu erzeugen.
Elektronenabstrahleinrichtungen anders als die der Oberflächenleitungstype schließen jene ein, die Thermoelektronenquellen, Feldemissionselektronen-Abstrahleinrichtungen [W. P. Dyke und W. W. Dolan, "Field Emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956) und C. A. Spindt, "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976)] und Metall/Isolierschicht/Metall-Elektronenabstrahleinrichtungen [C. A. Mead, "The tunnel-emission amplifier", J. Appl. Phys., 32, 646 (1961)].
In jeder der vorstehend erwähnten Bildanzeigevorrichtungen wird in diesen unvermeidbar Wärme erzeugt, wenn Elektronen veranlaßt werden, mit einem Leuchtstoff zum Abstrahlen von Licht zu kollidieren, wenn Elektronenabstrahleinrichtungen elektrisch angeregt werden, um Elektronen abzustrahlen und/ oder wenn Elektronenabstrahleinrichtungen, die in einer Ebene angeordnet sind, aufeinanderfolgend angesteuert werden, um mittels Drähten betriebswirksam zu werden.
Da Wärme erzeugt wird, erfolgt das Erhitzen des Substrats 1001 und der Frontplatte 1005 der Vorrichtung, um einen Temperaturunterschied zwischen diesen und/oder eine ungleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Vorrichtung, welche andererseits zu einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung führen kann, die Anlaß zu einem verzerrten Bildschirm, einer Farbstörung und/oder anderen Problemen gibt. Diese Probleme sind besonders kritisch, wenn die Bildanzeigevorrichtung einen großen Bildschirm aufweist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildanzeigevorrichtung zu schaffen, in welcher die vorste hend benannten technologischen Probleme zumindest verringert sind.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bildanzeigevorrichtung zu schaffen, die kaum, wenn überhaupt, zu einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung in der Rückplatte und der Frontplatte des Anzeigefelds der Vorrichtung führt.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Bildanzeigevorrichtung, die Bilder hoher Qualität zuverlässig anzeigen kann und verzerrungsfrei ist, sowie in dem Fall einer Farbbildanzeigevorrichtung, frei von der Erscheinung der Farbteilung ist.
Patent Abstracts of Japan, Band 9, Nr. 150 (E-324), vom 25. Juni 1995, und die JP-A-60032239 beschreiben eine Flachfeld- Bildanzeigevorrichtung, welche dieselbe Merkmale aufweist, wie sie in dem beigefügten Anspruch 1 genannt sind. Angesprochen ist das Problem der Überwärmung der Frontplatte, und es wird ein Flüssigkühlmittel-Wärmeaustauscher in Kontakt mit der Frontplatte auf der Oberfläche in Gegenüberlage des Leuchtstoffs aufgezeigt. Es werden keine Ausführungen zum Ausgleich der Temperaturen der Frontplatte und der neuen Platte gemacht.
Die erfindungsgemäße Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung ist gekennzeichnet durch:
- eine Luftblaseinrichtung, welche an dem Gehäuse angeordnet ist und vorgesehen ist, um Kühlluft zwischen dem Gehäuse und dem Anzeigefeld zwangsweise strömen zu lassen, so daß die Kühlluft mit der Rückplatte Wärme austauscht,
- ein Wärmeleitelement, das auf der Oberfläche der Rückplatte in Gegenüberlage der Oberfläche angeordnet ist, die darauf die Elektronenabstrahleinrichtungen trägt,
- ein lichtdurchlässiges und wärmeleitendes Element, das auf der Oberfläche der Frontplatte in Gegenüberlage der Oberfläche angeordnet ist, welche darauf den Leuchtstoff trägt, und
- ein wärmeleitendes Material, das die wärmeleitenden Elemente verbindet.
Wenngleich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Luftkühlung verwendet wird, wird anerkannt, daß Luftkühlung in bezug auf andere Arten der Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung, z. B. der Flüssigkristall-Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung, Berücksichtigung gefunden hat. Die US-A-4952925 beschreibt einen Aufbau, in welchem Luft von einem Ende einer Kammer abgezogen wird und jeweils entlang paralleler Strömungskanäle über und unter dem Flachbildanzeigefeld mittels eines Entlüfters an dem anderen Ende der Kammer zwangsweise bewegt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist die Wärmeaustauschwirkung der Rückplatte erhöht, um das Wärmeverteilungsmuster des Anzeigefelds durch Anordnen eines Wärmeleitelements mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf der Rückplatte zu verbessern. Das Wärmeverteilungsmuster des Anzeigefelds wird ebenfalls durch Bedecken der Frontplatte mit einem lichtdurchlässigen Wärmeleitelement, das die Wärmeleitelemente auf der Frontplatte und der Rückplatte mittels eines wärmeleitenden Materials körperlich verbindet. Mit einer solchen Anordnung kann die Reflexion von Umgebungslicht ebenfalls vermindert werden, und es kann verhindert werden, daß Staubteilchen durch das Anzeigefeld angezogen werden.
Die Frontplatte und die Rückplatte tauschen Wärme aus, um den dazwischen vorliegenden Temperaturunterschied zu vermindern. Da außerdem sowohl die Frontplatte als auch die Rückplatte eine gleichmäßige Wärmeverteilung zeigen, kann jeder Unterschied der Wärmeausdehnung, der in der Rückplatte und der Frontplatte des Anzeigefelds der Vorrichtung vorliegen kann, minimiert werden.
Daher kann ein erfindungsgemäßes Bildanzeigegerät Bilder hoher Qualität zuverlässig anzeigen und bleibt verformungsfrei. Auch in dem Fall eines Farbbildanzeigegeräts wird die Erscheinung der Farbteilung vermieden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen lediglich beispielhaft beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildanzeigevorrichtung (Wärmeleitelemente sind nicht gezeigt),
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnitt-Seitenansicht des Anzeigefelds 100 der Fig. 1,
Fig. 3A und Fig. 3B zeigen jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Vorderansicht einer Elektronenabstrahleinrichtung, die für eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildanzeigevorrichtung, die Kühlrippen aufweist,
Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Ausführungsform in Fig. 4, insbesondere den Aufbau der Kühlrippen,
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer bekannten Bildanzeigevorrichtung, die Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen aufweist, und
Fig. 7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer bekannten Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ausführlicher beschrieben.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der Bildanzeigevorrichtung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, welche schematisch eine Seitenansicht der Ausführungsform im Querschnitt zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung in Fig. 1 weist ein Anzeigefeld 100 auf, das in ein Gehäuse 115 eingeschlossen ist. Das Anzeigefeld 100 wird durch Anordnen einer Frontplatte 205, welche einen Leuchtstoff 202 trägt, und einer Rückplatte 201, die eine Vielzahl von Elektronenabstrahleinrichtungen 202 in Nebeneinanderstellung trägt. Die Ausführungsform weist zusätzlich ein Gebläse (Luftblaseinrichtung) 117 auf, um Luft zu veranlassen, zwischen dem Anzeigefeld 100 und dem Gehäuse 115 zu strömen. Das Gebläse 117 saugt Luft von außerhalb an und veranlaßt sie, entlang dem Pfeil 116 als Kühlluft zu strömen. Die Wärmeaustauschwirkung der Rückplatte wird vergrößert, um das Wärmeverteilungsmuster des Anzeigefelds durch Anordnen eines Wärmeleitelements (nicht gezeigt) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit auf der Rückplatte. Das Wärmeverteilungsmuster des Anzeigefelds wird ebenfalls durch Bedecken der Frontplatte mit einem lichtdurchlässigen Wärmeleitelement (nicht gezeigt) und das körperliche Verbinden der Wärmeleitelemente auf der Frontplatte und der Rückplatte mittels eines wärmeleitfähigen Materials verbessert. Durch einen solchen Aufbau kann auf vorteilhafte Weise die Reflexion des Umgebungslichts vermindert werden, und es kann verhindert werden, daß Schmutzteilchen an dem Anzeigefeld anhaften.
Das Wärmeleitelement, das auf der Rückplatte angeordnet wird, ist vorzugsweise ein Metall, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie z. B. Cu oder Al, von denen Kupfer besonders zu bevorzugen ist. Andererseits wird das Wärmeleitelement, das auf der Frontplatte angeordnet ist, vorzugsweise aus ITO oder SnO&sub2; hergestellt.
Während eine erfindungsgemäße Bildanzeigevorrichtung die vorstehend erwähnten Komponenten als Hauptteile aufweist, weist die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform zusätzlich eine Hochspannungsenergiequelle 113, ein Hochspannungskabel 114 zum Zuführen einer Hochspannung zum Leuchtstoff des Anzeigefelds 100 und einen Filter 118 zum Entfernen von Schmutz aus der Luft, die von außerhalb in das Gehäuse angesaugt wird.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist wirksam, um das Anzeigefeld 100 in einer nachstehend erläuterten Weise zu kühlen.
Die Kühlluft wird mittels des Gebläses 117, das an dem Gehäuse 115 angeordnet ist, welches das Anzeigefeld 100 einschließt, von außerhalb angesaugt. Die Kühlluft wird dann durch den Filter 118 geleitet, um Schmutz zu entfernen, und strömt entlang den Pfeillinien 116, um das Substrat 2101 des Anzeigefelds 100 zu kühlen und sich dabei selbst zu erwärmen. Danach umströmt die Kühlluft die Frontplatte 205 des Anzeigefelds 100 und tauscht mit dieser die Wärme aus, bis die Frontplatte 205 nahe der Temperatur der Kühlluft abgekühlt ist. Demzufolge zeigen die Rückplatte oder das Substrat 210 des Anzeigefelds 100 und die Frontplatte 205 praktisch keinen Temperaturunterschied, und es wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Anzeigefelds 100 mit der Frontplatte 205 und dem Substrat 201 verwirklicht, so daß kein Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung der Frontplatte 205 und der Wärmeausdehnung des Substrats 201 beobachtet werden kann, um deren Wärmeausdehnungen und die Erscheinung der Bildverzerrung und der Farbteilung zu minimieren.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Strömungsweg der Kühlluft umkehrbar ist und die Kühlluft von der Seite der Frontplatte 205 eingeleitet und dann dem Substrat 201 zugeführt werden kann.
Wenngleich die Position, in welcher die Luftblaseinrichtung an dem Gehäuse 115 angeordnet ist, nicht besonders spezifiziert wird, kann eine Bildschirmabdeckung vorzugsweise verwendet werden, um die Öffnung der Frontplatte 205 zu bedecken, um die Wirksamkeit zu erhöhen, mit welcher die Wärme mit der Kühlluft ausgetauscht wird, weil die Kühlluftströmung entlang der Frontplatte 205 nicht unmittelbar mit der Umgebungsluft in Kontakt gebracht wird.
Während eine Bildanzeigevorrichtung mit einer Ansteuerschaltung ausgestattet werden muß, die ICs aufweist, um Bilder auf dem Anzeigefeld anzuzeigen, ist ebenfalls zu bevorzugen, daß gleichzeitig die Ansteuerschaltung gekühlt wird. Dies kann erfolgen, ohne die Abmessungen der Bildanzeigevorrichtung zu vergrößern, indem die Ansteuerschaltung in dem Strömungspfad der Kühlluft in einer solchen Weise angeordnet wird, daß sie den Luftstrom nicht besonders behindert.
Das Anzeigefeld 100 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird durch eine Ansteuerschaltung (nicht gezeigt) angesteuert, die als Reaktion auf ein angelegtes Bildanzeigesignal ein Ansteuersignal erzeugt. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2, Fig. 3A und Fig. 3B das Anzeigefeld beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht des Anzeigefelds 100. Fig. 3A und Fig. 3B zeigen jeweils eine schematische Draufsicht und eine schematische Vorderansicht einer der Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen dieser Ausführungsform. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Anzahl der Elektronenabstrahleinrichtungen 202 nicht unbedingt auf die in Fig. 2 begrenzt ist.
Wie Fig. 2 zeigt, weist das Anzeigefeld 100 ein Substrat 201 oder eine Rückplatte auf, hergestellt aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Glas, und eine Vielzahl von Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen 202 als auch eine Isolierschicht 203, die auf dem Substrat 201 erzeugt ist, und Gitter 204, die auf der Isolierschicht 203 ausgebildet sind und jeweils mit Löchern ausgestattet sind, um das Hindurchtreten von Elektronenstrahlen zu gestatten, wobei jedes der Gitter 204 als eine Modulationselektrode wirkt. Das Anzeigefeld 100 weist ferner eine Frontplatte 205 auf, die mit einem Leuchtstoff 206 auf der Innenoberfläche versehen ist, welche andererseits durch eine Metallhinterlegung einer Al- Dünnschicht bedeckt ist, wobei die Frontplatte 205 und das Substrat 208 mittels Fritteglas 208 mit einem dazwischen angeordneten Seitenrahmen 209 miteinander verbunden sind, um eine Vakuumumhüllung zu auszubilden.
Die Einrichtungselektroden 207, die Gitter 204 und der Fluoreszenzkörper 206 erstrecken sich über Drähte (nicht gezeigt) elektrisch nach außerhalb der Umhüllung, um die elektrische Verbindung herzustellen.
Eine Elektronenabstrahleinrichtung 202, die zum Zweck der Erfindung verwendbar ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3A und Fig. 3B ausführlich beschrieben.
Wie in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigt, weist die Elektronenabstrahleinrichtung ein Paar von Einrichtungselektroden 302, 303 auf, die in einem vorbestimmten Abstand getrennt sind, und eine Dünnschicht 304, die den Elektronenabstrahlbereich aufweist, und einen Elektronenabstrahlbereich 305. Der Elektronenabstrahlbereich 305 der Dünnschicht 304, die den Elektronenabstrahlbereich aufweist, wird durch elektrisch leitfähige Feinteilchen mit einem Durchmesser von mehreren zehn Ängström (1 Å = 0,1 nm) aufweist, wobei die Dünnschicht 304, die den Elektronenabstrahlbereich aufweist, anders als den Elektronenabstrahlbereich 305, eine Feinteilchenschicht ist. Der Ausdruck "eine Feinteilchenschicht", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Dünnschicht, die aus einer großen Zahl von Feinteilchen ausgebildet ist, die frei verteilt, eng angeordnet oder einander und statistisch überlappend sind (um unter bestimmten Bedingungen eine Inselstruktur auszubilden). Die Dünnschicht 304, welche den Elektronenabstrahlbereich aufweist, kann eine Kohlenstoffdünnschicht sein, die dispergierte elektrisch leitfähige Teilchen aufweist.
Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Bildanzeigevorrichtung erläutert.
Zuerst wird beschrieben, wie jede der Oberflächenleitung- Elektronenabstrahleinrichtungen 202 erzeugt wird. Nach dem gründlichen Reinigen eines Substrats 301 wird ein Paar von Einrichtungselektroden 302, 303, typisch aus Nickel, auf dem Substrat 301 durch Vakuumabscheiden oder Photolithographie (einschließlich Verfahren, wie z. B. Ätzen und Abheben) in einer solchen Weise erzeugt, daß sie in einem Abstand L = 2 um angeordnet sind und eine Länge W = 300 um und eine Dicke d = 100 nm (1000 Å) angeordnet sind. Wahlweise können die Einrichtungselektroden aus einem Material, anders als Nickel, oder einem Halbleitermaterial hergestellt werden.
Dann wird eine metallorganische Dünnschicht zwischen den Einrichtungselektroden 302 und 303 durch Auftragen einer metallorganischen Lösung erzeugt. Der Ausdruck " eine metallorganische Lösung", wie er hier verwendet wird, betrifft eine Lösung einer organischen Verbindung, die als einen Hauptbestandteil ein Metall aufweist, das aus der Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb usw. ausgewählt ist. Daraufhin wird die metallorganische Dünnschicht erhitzt, einer Wärmebehandlung unterzogen und einer Strukturierungsoperation unter Verwendung einer Technologie, wie z. B. Abheben oder Ätzen, ausgesetzt, um eine Dünnschicht 304 zu erzeugen, welche ein Profil aufweist, wie in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigt ist. Materialien, die für die Dünnschicht 304 verwendet werden können, sind nicht auf die vorstehend aufgelisteten begrenzt und können Metalle einschließen, wie z. B. Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb usw., Oxide, wie z. B. PdO, SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3;, PbO, Sb&sub2;O&sub3;, Boride, wie z. B. HfB&sub2;, ZrB&sub2;, LaB&sub6;, CeB&sub6;, YB&sub4;, GdB&sub4; usw., Karbide, wie z. B. TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC usw., Nitride, wie z. B. TiN, ZrN, HfN usw., Halbleitermaterialien, wie z. B. Si, Ge usw., Kohlenstoff, AgMg, NiCu, Pb und Sn. Verfahren, die zur Herstellung einer Dünnschicht 304, die einen Elektronenabstrahlbereich aufweist, verwendet werden können, schließen die Vakuumabscheidung, das Sputtern, die chemische Abscheidung aus der Dampfphase, den Dispersionsauftrag, das Tauchen, das Schleudern und andere Verfahren ein, die in zweck entsprechender Weise zur Erzeugung einer Dünnschicht verwendbar sind.
Zum Zweck der vorliegenden Erfindung können Thermionenquellen mit einer Glühkathode, Feldemissionselektronen-Abstrahleinrichtungen und andere Elektronenquellen, die in der Lage sind, Elektronen abzustrahlen, ebenfalls anstelle der vorstehend beschriebenen Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen verwendet werden.
Daraufhin werden Leitungen (nicht gezeigt) zum Speisen der Halbleiter-Elektronenabstrahleinrichtungen 202 mit Energie angeordnet. Dazu wird eine Schicht aus einem Metall, wie z. B. Au, Cu oder Al, in einer Dicke von mehreren Mikrometer durch Dampfabscheiden oder Sputtern ausgebildet, und Leitungen werden durch Photolithographie (einschließlich Verfahren, wie z. B. Ätzen und Abheben) in einer solchen Weise angeordnet, daß sie teilweise auf den jeweiligen Einrichtungselektroden 303, 304 liegen. Die distalen Enden der Leitungen erstrecken sich nach außerhalb der Umhüllung zum elektrischen Außenanschluß. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Leitungen durch jede andere zweckentsprechende Technologie, anders als die Photolithographie, wie z. B. durch galvanischen Überzug oder durch Drucken unter Verwendung elektrisch leitfähiger Paste, angeordnet werden können.
Dann werden Gitter 204 und eine Isolierschicht 203 erzeugt. Dafür wird eine SiO&sub2;-Schicht in einer Dicke von 1 bis 5 um durch Sputtern ausgebildet, und dann wird eine Schicht aus Au, Cu oder einem anderen Metall in einer Dicke von 0,5 bis 1,0 um durch Dampfabscheiden oder Sputtern erzeugt. Danach werden Löcher, größer als der Elektronenabstrahlbereich 305 der Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung 202 durch Photolithographie (einschließlich Verfahren, wie z. B. Ätzen und Abheben) ausgebildet, um den Elektronen zu gestatten, hindurchzutreten, und die Oxidschicht, die als eine Isolierschicht wirkt, wird unter Verwendung der Metallschicht als eine Maske geätzt, um ähnliche Löcher zu erzeugen. Schließlich werden Gitter aus der Metallschicht ausge bildet, wenn sie durch Lithographie (einschließlich Verfahren, wie z. B. Ätzen und Abheben) bearbeitet werden, wobei die Gitter Leitungen aufweisen, die sich aus der Umhüllung zum elektrischen Außenanschluß erstrecken.
Anschließend werden eine Frontplatte 205, die durch Auftragen eines fluoreszierenden Materials behandelt ist, um einen Leuchtstoff 206 auszubilden, und durch Anordnen einer Metallhinterlegung aus Aluminium auf dem Leuchtstoff 206 und ein Substrat 201, das darauf eine Vielzahl von Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen trägt, zusammen mit einem Seitenrahmen 209, der dazwischen angeordnet ist mittels Fritteglas 208, verbunden, um ein Anzeigefeld zu erzeugen, wobei das Fritteglas 208, welches auf eine Temperatur erwärmt ist, die für das Fritteglas zweckentsprechend ist, um das Anzeigefeld hermetisch abzuschließen (z. B. 450ºC für LS-0206: im Vertrieb von Nippon Electric Glass Co., Ltd.), für eine vorbestimmte Zeitdauer (10 Minuten für LS- 0206). Wenn ein Farbleuchtstoff verwendet wird, sind die Pixel des Leuchtstoffs 206 gegenüber den jeweiligen Elektronenabstrahleinrichtungen auf dem Substrat zu justieren.
Dann wird der Innendruck des Anzeigefelds 100 mittels eines Absaugrohrs (nicht gezeigt) auf etwa 10&supmin;&sup4; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) vermindert, um einen Quasivakuumzustand zu erzeugen, und die Elektronenabstrahleinrichtungen werden einer elektrischen Formierungsoperation unterzogen, in welcher die Einrichtungselektroden 303, 303 elektrisch angeregt werden. Danach wird das gesamte Anzeigefeld 100 erhitzt und durch Spülen mit einem Getter (nicht gezeigt) entgast, und das Absaugrohr wird abgedichtet.
Daraufhin werden die vorstehend erwähnten Wärmeleitelemente und zum Verbinden dienende wärmeleitende Material angeordnet, und das Anzeigefeld 100 wird innerhalb eines Gehäuses 115 angeordnet.

Zweite Ausführungsform

In dieser zweiten Ausführungsform wurde auf die gesamte Oberfläche eines Anzeigefelds mit einer Frontplatte, einem Seitenrahmen und einer Rückplatte eine wärmeleitende, lichtdurchlässige Schicht aufgetragen, und eine Metallplatte und (flache) Rippen mit einer Wärmeleitfähigkeit, die größer als jene des Materials der Rückplatte (Natronkalkglas) ist, wurden auf der Rückplatte in einer in Fig. 4 gezeigten Weise angeordnet.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 830 eine wärmeleitende, lichtdurchlässige Schicht, die auf der gesamten Oberfläche des Anzeigefelds erzeugt ist, um ein flaches und gleichmäßiges Temperaturprofil zu erreichen und das Anziehen von elektrisch geladenen Schmutzteilchen zu verhindern. Der verlängerte Elektrodenabschnitt wurde ebenfalls mit der lichtdurchlässigen Schicht 830 beschichtet, nachdem dieser mit einer aus Glas hergestellten Isolierschicht (nicht gezeigt) bedeckt war. Die Vorrichtung weist zusätzlich ein Seitenstromgebläse 817 mit einer Blasleistung von 5 m³/min auf, und eine wärmeleitende Aluminiumplatte 826 wird auf der Rückplatte angeordnet, und eine Vielzahl von Aluminiumrippen 827 wird auf der Metallplatte 826 angeordnet. Die Rippen 827 sind in der Längsrichtung zur Richtung des Luftstroms in der Vorrichtung ausgerichtet. Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Aluminiumplatte 826 und der Aluminiumrippen 817.
Das Anzeigefeld 100 mit einer Frontplatte, einem Seitenrahmen und einer Rückplatte wurde wie folgt erzeugt. Das Substrat 201 des Anzeigefelds 100 hatte die Abmessungen 240 mm · 320 mm, wogegen die Größe der Frontplatte 190 mm · 270 mm betrug. Jede der Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen 202 hatte einen in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigten Aufbau und wurde durch Anordnen eines Paars von 100 nm (1000 Å) dicken Einrichtungselektroden 302, 303 aus Gold in einer Länge von W = 150 um in benachbarter Anordnung und in einem Abstand von L = 2 um erzeugt. Dann wurde eine Lösung, die eine organische Palladiumverbindung (ccp-4230: im Vertrieb von Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) aufwies, auf die Einrichtung aufgetragen, um eine Dünnschicht 304 auszubilden, welche dann für 10 Minuten auf 300ºC erhitzt wurde, um eine Schicht von Feinteilchen zu erzeugen, die Palladium als einen Hauptbestandteil aufwiesen.
Dann wurden Cu-Leitungen (nicht gezeigt) zum Speisen der Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtung 202 und mit einer Dicke von 2 um und einer Breite von 150 um angeordnet, und Gitter 204 aus Gold mit einer Dicke von 1 um und einer Breite von 800 um und wurden mit den jeweiligen Löchern von 500 um · 100 um Größe ausgebildet. SiO&sub2; wurde für die Isolierschicht 203 verwendet.
Von den vorstehend erwähnten Elementen wurden die Metallschicht und die SiO&sub2;-Schicht durch Sputtern erzeugt und wurden dann durch Photolithographie (einschließlich Verfahren, wie z. B. Ätzen und Abheben) bearbeitet. Die Frontplatte 205 trug einen Farbleuchtstoff 206 der Farben Rot, Grün und Blau, und jedes der Pixel für eine Farbe hatte eine Größe von 800 um · 250 um.
Danach wurden das Substrat 201 und die Frontplatte 205 zueinander justiert und zusammen mit einem dazwischen angeordneten Seitenrahmen 209 unter Verwendung von LS-0206, im Vertrieb von Nippon Electric Glass Co., Ltd., und durch Erwärmen für 10 Minuten auf 450ºC miteinander verbunden, um ein abgedichtetes Anzeigefeld zu erzeugen. Daraufhin wurde das Anzeigefeld über ein Absaugrohr (nicht gezeigt) evakuiert, um einen Quasivakuumzustand von 10&supmin;&sup4; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) zu realisieren. Eine elektrische Formierungsoperation wurde an jeder der Elektronenabstrahleinrichtungen ausgeführt, um einen Elektronenabstrahlbereich 305 zu erzeugen, indem ein Dreieckspannungsimpuls mit einer Basisdauer von 1 Millisekunde, einer Periode von 10 Millisekunden und einer Wellenhöhe von 5 V) für 60 Sekunden angelegt wurde.
Schließlich wurde das gesamte Anzeigefeld 100 zum Entgasen für 24 Stunden auf 130ºC erhitzt, wurde mit einem Getter (nicht gezeigt) gespült, und dann wurde das Absaugrohr abgedichtet, um einen Anzeigefeldabschnitt für eine Bildanzeigevorrichtung zu erzeugen.
Die lichtdurchlässige Schicht 830 auf der gesamten Oberfläche des Anzeigefelds wurde durch Vakuumabscheidung und durch Auftragen von ITO/SnO&sub2; ausgebildet.
Im Hinblick auf die Aluminiumplatte 826 und die Rippen 827, die auf der Aluminiumplatte 826 angeordnet sind, weist erstere eine Dicke von 3 mm auf, wobei jede der Rippen jeweils eine Höhe von 3 mm, eine Breite von 2 mm und eine Länge von 10 mm hat. Da die Metallplatte 826 eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 190 W/mK aufwies, welche viel größer als jene der Rückplatte (1,1 W/mK) aus Natronkalkglas war, wurde die Wärme durch die Metallplatte 826 übertragen, um ein flaches und gleichmäßiges Temperaturprofil für die Rückplatte zu realisieren. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Metallplatte 826 nicht nur auf der Rückseite der Rückplatte angeordnet werden kann, sondern auch auf dem Seitenrahmen und der Frontplatte 205, mit Ausnahme des Bereichs zum Anzeigen von Bildern, und daher ist es empfehlenswert, eine große Metallplatte 826 anzuordnen, es sei denn, das Gesamtgewicht der Vorrichtung wird unvorteilhaft erhöht. Es wurde bewiesen, daß die Antischmutzschicht 830 auf der Frontplatte auf wirksame Weise das Anziehen von Schmutz daran verhindert und das Temperaturprofil der Frontplatte im Vergleich zu einer Vorrichtung ohne eine solche Schicht verbessert war. Es hat sich auch gezeigt, daß die Wärme, die in dem Anzeigefeld 100 erzeugt wurde, durch die Rippen 827 auf der Metallschicht 826 wirkungsvoll übertragen wurde und an die von dem Seitenstromgebläse 817 ankommende Kühlluft abgegeben wurde, und daß die ICs in den Ansteuerschaltungen 820 ebenfalls wirksam gekühlt wurden. Da die Rippen 827 der Vorrichtung dieser Ausführungsform mit der Richtung der Luftströmung in der Vorrichtung in Längsrichtung ausgerichtet waren, konnte die Wärmeverteilungswirkung der Vorrichtung weiter verbessert werden.
Der Aufbau dieser Ausführungsform ist zur Kühlung in einer nachstehend beschriebenen Weise betriebswirksam.
Die Außenluft, die mittels des Seitenstromgebläses 817 in die Vorrichtung gesaugt ist, wird durch einen Filter 818 gereinigt, um Schmutz zu entfernen, und die gereinigte Luft wird veranlaßt, entlang den Pfeillinien 816 zu strömen. Folglich kühlt die Kühlluft die Metallschicht 826 und die Rippen 827 auf der Rückseite des Substrats 201 des Anzeigefelds 100, während sich deren Eigentemperatur erhöht. Da die Kühlluft mit der Metallplatte 826 und den Rippen 827 Wärme in einem ausreichenden Grad austauscht, strömt die Wärme hauptsächlich durch die wärmeleitende, lichtdurchlässige Schicht 830, die auf dem Anzeigefeld angeordnet ist, als eine Funktion des Temperaturgradienten, der vorliegt, bis das Anzeigefeld ein sehr flaches und gleichmäßiges Temperaturprofil zeigt.
Nach dem lange andauernden Betrieb der Vorrichtung wurde in den Randbereichen des Bildschirms keine Farbteilung beobachtet, und die Vorrichtung war vollständig frei von Schäden.
Da die Ansteuerschaltung 820 dieser Ausführungsform in das Gehäuse 815 der Vorrichtung einbezogen war, bot die Vorrichtung eine verbesserte Handhabbarkeit, weil sie beim Zuführen der Bildanzeigesignale auf einfache Weise betrieben werden konnte.
Die lichtdurchlässige ITO/SnO&sub2;-Schicht kann durch eine Verfahren anders als die vorstehend beschrieben Vakuumabscheidung erzeugt werden, wie z. B. Drucken oder Sprühen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Frontplatte mit einer opaken Schicht, mit Ausnahme des Bereichs, in dem die Bilder tatsächlich angezeigt werden, bedeckt sein kann. Es ist auch darauf aufmerksam zu machen, daß der Seitenrahmen und die Rückseite der Rückplatte durch eine Ag-Schicht bedeckt werden können.
Die Rippen 827 können ein komplizierteres Profil als das vorstehend beschriebene aufweisen. Außerdem können Rippen auf den bestehenden Rippen ausgebildet sein, um die der Kühlluft ausgesetzte Oberfläche zu vergrößern, obgleich der Druckverlust seitens des Gebläses mit der Vergrößerung der Oberfläche zunimmt, wodurch der Luftdurchsatz verringert wird. Daher sind das Profil der Rippen und die der Kühlluft ausgesetzte Oberfläche zweckentsprechend auszuwählen, wobei die Form der Luftströmungskanäle zu berücksichtigen ist.

Claims

1. Flachfeld-Bildanzeigevorrichtung, welche aufweist:

- ein Gehäuse (115; 815),

- ein Anzeigefeld (100) zum Anzeigen von Bildern, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Anzeigefeld eine Frontplatte (205) aufweist, die einen Leuchtstoff (206) trägt, und eine Rückplatte (201), die Elektronenabstrahleinrichtungen (202) trägt, wobei der Leuchtstoff so angeordnet ist, um mit Elektronen bestrahlt zu werden, die von den Elektronenabstrahleinrichtungen abgestrahlt sind, um die Bilder anzuzeigen,

gekennzeichnet durch:

- eine Luftblaseinrichtung (117; 817), welche an dem Gehäuse angeordnet ist und vorgesehen ist, um Kühlluft zwangsweise über die Rückplatte strömen zu lassen, so daß die Kühlluft mit der Rückplatte Wärme austauscht,

- ein Wärmeleitelement (826), das auf der Oberfläche der Rückplatte entgegengesetzt zu der Oberfläche angeordnet ist, die darauf die Elektronenabstrahleinrichtungen trägt,

- ein lichtdurchlässiges Wärmeleitelement (830), das auf der Oberfläche der Frontplatte entgegengesetzt zu der Oberfläche angeordnet ist, welche den Leuchtstoff trägt, und

- ein wärmeleitendes Material (830), das die Wärmeleitelemente verbindet.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Luftblaseinrichtung (117) in der Mitte des Gehäuses in Gegenüberlage der Rückplatte angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Luftblaseinrichtung (817) in einer seitlichen Nähebeziehung zum Anzeigefeld angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 mit einer Vielzahl von flachen Vorsprüngen (827), die auf der Rückplatte angeordnet sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Längsachsen der Vielzahl von Flachvorsprüngen parallel zu der Richtung der durch die Luftblaseinrichtung erzeugten Luftströmung (816) angeordnet sind.

6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lichtdurchlässige und leitfähige Element aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Zinnoxid (SnO&sub2;) zusammengesetzt ist.

7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ansteuerschaltung (820) zum Ansteuern des Anzeigefelds innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronenabstrahleinrichtungen (202) Oberflächenleitung-Elektronenabstrahleinrichtungen (302-305) sind.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektronenabstrahleinrichtungen (202) Thermoionenquellen (502-504) sind.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektronenabstrahleinrichtungen (202) Feldemissionselektronen-Abstrahleinrichtungen sind.